PLC控制道路交通灯的设计
引言 4
一、PLC特点及应用 5
（一）概述 5
（二）PLC的特点 6
（三）PLC的应用 7
二、系统的设计与调试 10
（一）主要的研究内容 10
（二）程序的设计内容 11
（三）PLC及其他工具的选择 13
（四）程序的设计 14
小结 25
参考文献 26
谢辞 27
引言
随着城市机动车辆的不断增加，许多大城市如北京，上海，经常出现堵车的情况，因此，自上世纪80年代后期，许多大城市纷纷进行高速公路的建设，高速公路建设的早期阶段完成后，曾有效地改善了交通状况。然而，经过很长一段时间，交通的快速增长和缺乏对高速道路上的车辆控制，高速道路系统并没有起到预期的作用。而城市高速公路在结构功能上的特点，也决定了城市高速公路在长远情况下的交通状况必然受到高速道路和普通道路交叉口交通状况的限制。因此，如何使用适当的方法，以最大限度地利用好高昂的成本来构建的城市高速路，缓解主干道及其他道路的拥堵情况，减少市区及周边地区的交通拥堵，在交通管理部门和城市规划部门中，已成为亟待解决的重大问题。
而交通信号灯的出现，使城市的交通可以得到有效的控制，为降低交通流量，提高通行能力，减少交通事故的发生起到了显著的作用。为了加强道路交通管理，使交通管理更先进，更科学，我们采用可编程控制器实现交通信号灯的控制。使用可编程逻辑控制器（PLC）控制交通信号灯系统，以及该系统的硬件、软件设计方法，实验证明，该系统结构简单，经济实用，效果好，能有效地提高交通路口的通行能力。通过分析和管理流量控制在现代城市的现状和工作交通灯控制系统的原理。结合交通情况，给出了PLC的设计方案，它是一个简单实用的城 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
市交通灯控制系统。
一、PLC特点及应用
图1-1 PLC组成框图
（一）概述
可编程控制器（Programmable Logic Controller，即PLC），它通常被用来把系统内部的程序进行存档，并且能执行逻辑运算，顺序控制等其它的用户指令和算术运算。PLC事实上也是一种可以进行编程的存储器。它通过模拟或数字信号来输入或输出机械作用，来控制不同的机器或生产过程。
可编程控制器实际上还是特殊的用于工业控制的计算机中的一种，它的基本的硬件结构与微机的基本组成部分相同（如图1-1）：
1.电源
电源在可编程控制器的整个系统中，作用是非常重要的。如果你没有一个良好的，可靠的，稳定的电力供应，任何系统都不能正常工作。因此，我们对可编程控制器的生产电源的厂商要求很严格。大多数情况下，如果交流电压有10%上下的波动，我们就可以不需要再用其他的方法将PLC直接连接到AC(交流)电网。但是，如果电压波动过大，它就需要一个变压器或通过其他外部元件连到电源。
2.中央处理单元
PLC的CPU（即中央处理单元）是可编程控制器的控制中心，这点和普通的计算机是一样的。它是用PLC系统程序的强大功能来输出或接入从存储程序到用户程序的数据，同时，它也可以检查存储器的运行情况，电源的通断，I/O端子和定时器的状态，并能诊断并指出你所编辑的程序的语法中的的错误和一些简单的逻辑型错误。当可编程控制器的操作时，它都是以扫描的方式来从输入设备接收数据的，并分别存储在I/ O映象区，然后从用户程序的存储器中一个一个地读出，并通过的操作，根据指令或规定，将计算结果输入到数据寄存器的I / O映射区内。等到你编进去的程序执行完毕之后，输出寄存器或I/ O映象区等输出设备就会接收所有的相对应的输出状态和数据，如此循环运行，直到运行停止。
大规模可编程控制器还采用了一种安置两个CPU或三个CPU的系统，这种方式可以改善该可编程控制器的可靠性和稳定性。这样，即使一个CPU发生故障，整个系统仍然可以进行操作。
3.存储单元
在可编程控制器中，存放系统软件的存储器被称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器被称为用户程序存储器。
4.输入、输出接口
光耦合电路和微机的输入接口电路组成了PLC的输入接口电路，这使可编程控制器和控制接口的互操作性更强。
输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路组成，作用是可编程控制器通过现场输出接口电路向相应的控制信号的执行元件输出信号。
5.功能模块
6.通信模块。
（二）PLC的特点
可编程控制器具有以下鲜明的特点：
1. 编程简单，使用方便
PLC（可编程控制器）的梯形图，逻辑图和语句表，是一种简单的编程语言。对于开发人员来说，它通俗易懂，不需要掌握大量的计算机知识，相比开发设计传统的继电器系统，它的开发周期短，调试容易，即使有问题也只需要修改程序即可，而无需拆卸硬件。
2.功能强大，性价比高
一台小型PLC有可使用的数以百计的编程元素，这使得PLC具有强大的功能，可实现非常复杂的计算和控制功能。PLC还可以通过通信网络，以实现分散控制和集中管理。
3.硬件齐全，适应性强
PLC产品已经标准化，根据用户需要，我们可以为其配备有拥有各种不同功能，不同规模的硬件和设施。当然，PLC，PLC通常使用端子连接到外部电路，这使得PLC的安装和布线也变得非常容易和灵活。 PLC具有较强的负载能力，可以直接驱动一般的小型交流接触器和电磁阀。
4.可靠性高，抗扰力强
PLC和传统的继电器控制系统不同，传统的继电器控制系统通过使用大量的中间继电器，时间继电器来组成，这其中多为硬件，很容易因为老化而损坏，而且经常出现故障，而PLC用软件代替大量的硬件设施，只用小的硬件来输入和输出，接线可减少到继电器控制系统的十分之一，或甚至百分之一，这使得由接触不良或硬件老化而引起的故障率大大降低。
由于一些抗干扰的硬件和软件措施的应用，使PLC很难受到外界因素的干扰，平均无故障时间达到数万小时，PLC得到了广大工业设备用户的青睐。
5.设计简单，安装方便
因为PLC（可编程控制器）中使用了大量的软件来取代传统的继电器控制系统中的大量的硬件设施，例如中间继电器，时间继电器，计数器等硬件，这就方便了操作者，大大减少了他们安装控制柜和布线设计的工作量。
大多数可编程控制器用顺序控制来设计梯形图程序。PLC的编程规则很简单，它的编程方法也很容易掌握。无论是梯形图的设计，还是语句表的编写，都要比相同功能的传统继电器系统不仅简练，而且设计起来也更效率。
PLC程序可以在试验时，可以将输入信号用一个小开关来代替，将输出信号用一个发光二极管来代替，小开关闭合后，只要通过观察二极管的状态就可以辨别是否有输出信号。一旦安装和布线系统完成后，如果发现问题，只要修改程序便可，比传统继电器系统要方便的多。
6.维修方便、工作量少
可编程控制器的故障率极低，并且自诊断功能完善。由于PLC安装有发光二极管和编程器，当外部输入设备或内部驱动发生故障时，只要观察相关的二极管或编程器显示，就可以快速排除故障，大大减少了找故障位置的时间。
一、PLC特点及应用 5
（一）概述 5
（二）PLC的特点 6
（三）PLC的应用 7
二、系统的设计与调试 10
（一）主要的研究内容 10
（二）程序的设计内容 11
（三）PLC及其他工具的选择 13
（四）程序的设计 14
小结 25
参考文献 26
谢辞 27
引言
随着城市机动车辆的不断增加，许多大城市如北京，上海，经常出现堵车的情况，因此，自上世纪80年代后期，许多大城市纷纷进行高速公路的建设，高速公路建设的早期阶段完成后，曾有效地改善了交通状况。然而，经过很长一段时间，交通的快速增长和缺乏对高速道路上的车辆控制，高速道路系统并没有起到预期的作用。而城市高速公路在结构功能上的特点，也决定了城市高速公路在长远情况下的交通状况必然受到高速道路和普通道路交叉口交通状况的限制。因此，如何使用适当的方法，以最大限度地利用好高昂的成本来构建的城市高速路，缓解主干道及其他道路的拥堵情况，减少市区及周边地区的交通拥堵，在交通管理部门和城市规划部门中，已成为亟待解决的重大问题。
而交通信号灯的出现，使城市的交通可以得到有效的控制，为降低交通流量，提高通行能力，减少交通事故的发生起到了显著的作用。为了加强道路交通管理，使交通管理更先进，更科学，我们采用可编程控制器实现交通信号灯的控制。使用可编程逻辑控制器（PLC）控制交通信号灯系统，以及该系统的硬件、软件设计方法，实验证明，该系统结构简单，经济实用，效果好，能有效地提高交通路口的通行能力。通过分析和管理流量控制在现代城市的现状和工作交通灯控制系统的原理。结合交通情况，给出了PLC的设计方案，它是一个简单实用的城 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
市交通灯控制系统。
一、PLC特点及应用
图1-1 PLC组成框图
（一）概述
可编程控制器（Programmable Logic Controller，即PLC），它通常被用来把系统内部的程序进行存档，并且能执行逻辑运算，顺序控制等其它的用户指令和算术运算。PLC事实上也是一种可以进行编程的存储器。它通过模拟或数字信号来输入或输出机械作用，来控制不同的机器或生产过程。
可编程控制器实际上还是特殊的用于工业控制的计算机中的一种，它的基本的硬件结构与微机的基本组成部分相同（如图1-1）：
1.电源
电源在可编程控制器的整个系统中，作用是非常重要的。如果你没有一个良好的，可靠的，稳定的电力供应，任何系统都不能正常工作。因此，我们对可编程控制器的生产电源的厂商要求很严格。大多数情况下，如果交流电压有10%上下的波动，我们就可以不需要再用其他的方法将PLC直接连接到AC(交流)电网。但是，如果电压波动过大，它就需要一个变压器或通过其他外部元件连到电源。
2.中央处理单元
PLC的CPU（即中央处理单元）是可编程控制器的控制中心，这点和普通的计算机是一样的。它是用PLC系统程序的强大功能来输出或接入从存储程序到用户程序的数据，同时，它也可以检查存储器的运行情况，电源的通断，I/O端子和定时器的状态，并能诊断并指出你所编辑的程序的语法中的的错误和一些简单的逻辑型错误。当可编程控制器的操作时，它都是以扫描的方式来从输入设备接收数据的，并分别存储在I/ O映象区，然后从用户程序的存储器中一个一个地读出，并通过的操作，根据指令或规定，将计算结果输入到数据寄存器的I / O映射区内。等到你编进去的程序执行完毕之后，输出寄存器或I/ O映象区等输出设备就会接收所有的相对应的输出状态和数据，如此循环运行，直到运行停止。
大规模可编程控制器还采用了一种安置两个CPU或三个CPU的系统，这种方式可以改善该可编程控制器的可靠性和稳定性。这样，即使一个CPU发生故障，整个系统仍然可以进行操作。
3.存储单元
在可编程控制器中，存放系统软件的存储器被称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器被称为用户程序存储器。
4.输入、输出接口
光耦合电路和微机的输入接口电路组成了PLC的输入接口电路，这使可编程控制器和控制接口的互操作性更强。
输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路组成，作用是可编程控制器通过现场输出接口电路向相应的控制信号的执行元件输出信号。
5.功能模块
6.通信模块。
（二）PLC的特点
可编程控制器具有以下鲜明的特点：
1. 编程简单，使用方便
PLC（可编程控制器）的梯形图，逻辑图和语句表，是一种简单的编程语言。对于开发人员来说，它通俗易懂，不需要掌握大量的计算机知识，相比开发设计传统的继电器系统，它的开发周期短，调试容易，即使有问题也只需要修改程序即可，而无需拆卸硬件。
2.功能强大，性价比高
一台小型PLC有可使用的数以百计的编程元素，这使得PLC具有强大的功能，可实现非常复杂的计算和控制功能。PLC还可以通过通信网络，以实现分散控制和集中管理。
3.硬件齐全，适应性强
PLC产品已经标准化，根据用户需要，我们可以为其配备有拥有各种不同功能，不同规模的硬件和设施。当然，PLC，PLC通常使用端子连接到外部电路，这使得PLC的安装和布线也变得非常容易和灵活。 PLC具有较强的负载能力，可以直接驱动一般的小型交流接触器和电磁阀。
4.可靠性高，抗扰力强
PLC和传统的继电器控制系统不同，传统的继电器控制系统通过使用大量的中间继电器，时间继电器来组成，这其中多为硬件，很容易因为老化而损坏，而且经常出现故障，而PLC用软件代替大量的硬件设施，只用小的硬件来输入和输出，接线可减少到继电器控制系统的十分之一，或甚至百分之一，这使得由接触不良或硬件老化而引起的故障率大大降低。
由于一些抗干扰的硬件和软件措施的应用，使PLC很难受到外界因素的干扰，平均无故障时间达到数万小时，PLC得到了广大工业设备用户的青睐。
5.设计简单，安装方便
因为PLC（可编程控制器）中使用了大量的软件来取代传统的继电器控制系统中的大量的硬件设施，例如中间继电器，时间继电器，计数器等硬件，这就方便了操作者，大大减少了他们安装控制柜和布线设计的工作量。
大多数可编程控制器用顺序控制来设计梯形图程序。PLC的编程规则很简单，它的编程方法也很容易掌握。无论是梯形图的设计，还是语句表的编写，都要比相同功能的传统继电器系统不仅简练，而且设计起来也更效率。
PLC程序可以在试验时，可以将输入信号用一个小开关来代替，将输出信号用一个发光二极管来代替，小开关闭合后，只要通过观察二极管的状态就可以辨别是否有输出信号。一旦安装和布线系统完成后，如果发现问题，只要修改程序便可，比传统继电器系统要方便的多。
6.维修方便、工作量少
可编程控制器的故障率极低，并且自诊断功能完善。由于PLC安装有发光二极管和编程器，当外部输入设备或内部驱动发生故障时，只要观察相关的二极管或编程器显示，就可以快速排除故障，大大减少了找故障位置的时间。
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